في جزيرة أسترالية صغيرة ، تطورت الثعابين التي تتغذى على الطيور البحرية فكيًا ضخمًا في وقت قصير بشكل مدهش

عندما نفكر في التطور ، فإننا نميل إلى تصور التغيرات البطيئة التي تحدث على مدى فترات طويلة جدًا من الزمن ، عادةً ملايين السنين. ومع ذلك ، يمكن أن يحدث التطور بشكل أسرع بكثير ، على مدى بضعة أجيال فقط: فكر في سلالات COVID-19 ، على سبيل المثال. وهذا التطور السريع لا يقتصر فقط على الفيروسات والميكروبات.

توثق دراستنا ، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Evolutionary Biology ، التطور السريع في ثعابين النمر (Notechis scutatus). في أقل من قرن ، طورت هذه الثعابين القدرة على ابتلاع فراخ طيور النورس بالكامل ، مما سمح لها بالبقاء على قيد الحياة في جزيرة صغيرة.

الناجون الذين تقطعت بهم السبل

يعرف معظم الأستراليين ثعبان النمر ، أحد أكثر الحيوانات شهرة لدينا. كانت الثعابين في دراستنا من جزيرة كارناك ، وهي جزيرة صغيرة قبالة ساحل بيرث في غرب أستراليا. تم تقديمها هنا قبل أقل من قرن من الزمان ، ربما تم إلقاؤها من قبل فنان ثعبان متنقل لتجنب المشاكل مع القانون.

هذه الثعابين النمرية المكسورة الآن بارعة في ابتلاع الكتاكيت الكبيرة من طيور النورس التي تعشش هناك. الثعابين البالغة ليس لديها الكثير لتأكله في هذه الجزيرة من أجل البقاء والتكاثر.

لكن كيف تكيفوا بشكل جيد وبسرعة؟ تتغذى ثعابين النمر على البر الرئيسي (مخزون أسلاف الثعابين في جزيرة كارناك) عادةً على مخلوقات أصغر بكثير ، وخاصة الضفادع.

السر هو عملية تسمى “اللدونة المظهرية” ، وهي ظاهرة يقوم فيها الكائن الحي بتغيير جسمه فيزيائيًا خلال حياته الخاصة ليتناسب مع البيئة التي يمر بها.

توجد أمثلة لا تعد ولا تحصى: من براغيث الماء (دافنيا) يمكنها تطوير “خوذة” شائكة في وجود الحيوانات المفترسة ، إلى الضفادع الصغيرة لبعض الضفادع (سبي) ، والتي تتحول من حيوانات آكلة اللحوم إلى أجسام آكلة للحوم عند تعرضها لبيئات مليئة بالفرائس الصغيرة (بما في ذلك الضفادع الصغيرة الأخرى!).

تربية صغار الثعابين

ألقى فريق البحث لدينا نظرة مفصلة على كيفية تكيف الثعابين من جزيرة كارناك للبقاء على قيد الحياة هناك. قمنا بتربية بعض الأفاعي الصغيرة المأخوذة من الجزيرة وبعضها من البر الرئيسي القريب ، وقسمناها إلى مجموعتين – مجموعة تتغذى على الفئران الصغيرة ، والأخرى على الفئران الكبيرة.

بعد أن نضجت الثعابين ، نظرنا إلى رؤوسها باستخدام نسخة عالية الدقة من ماسح التصوير المقطعي المحوسب الطبي وأخذنا قياسات لعظام الجمجمة المختلفة. أظهر لنا هذا كيف استجابت مجموعات الجزيرة والبر الرئيسي لأحجام الفرائس المختلفة.

اقرأ المزيد: كيف حصلت الأفاعي السامة على أنيابها

كانت ثعابين البر الرئيسي دائمًا لها نفس شكل الرأس ، بغض النظر عما إذا كانت تتغذى على فريسة صغيرة أو كبيرة. لكن ثعابين جزيرة كارناك أظهرت استجابة مثيرة للاهتمام: فقد طور أولئك الذين غذوا فريسة كبيرة لدغة أكبر بكثير ، مع عظام الفك الأطول (خاصة في الفك السفلي والحنك).

كانت الدراسات السابقة قد نظرت فقط في أبعاد الرأس الخارجية. أكدنا استنتاجاتهم وكشفنا أيضًا عن عظام الجمجمة التي كانت تستجيب للتغييرات الغذائية الجذرية.

الرابحون السهلون

يمكن فهم التفسير الكامن وراء نتائجنا بسهولة أكبر إذا قارنا ثعابيننا بأشخاص في صالة الألعاب الرياضية – وهو مثال بشري على اللدونة المظهرية. كما يعلم جميع رواد الصالة الرياضية ، يمكن لبعض الأشخاص بناء عضلاتهم بسرعة من تمارين رفع الأثقال ، أو ما يسمى بالرابحين السهلين (الذين لا يحسدون هؤلاء!) ، بينما يكافح آخرون أكثر – الرابحون بشدة.

تعتبر الثعابين من جزيرة كارناك من السهل كسبها: فهي تتمتع بقدرة جوهرية (وراثية) أقوى على تغيير شكلها استجابةً لمحفز ، وفي هذه الحالة عناصر فرائس كبيرة. هذا يعني أن لديهم مستوى أعلى من اللدونة المظهرية.

في أي مجتمع ، يكون بعض الأفراد أكثر بلاستيك من غيرهم. من بين ثعابين النمر التي تقطعت بها السبل في جزيرة كارناك وأجبرت على الوجود على فراخ طيور النورس ، فإن معظم الثعابين “البلاستيكية” ستصاب بأكبر لدغات – وستكون أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة وتمرير جيناتها سهلة الكسب إلى أحفادها.

على مدار بضعة أجيال (وأقل من 100 عام) ، سيصبح جميع سكان ثعابين النمر رابحين بسهولة.

مسيرة التطور

لكن التطور لا يتوقف عند هذا الحد. في النهاية ، تحدث الطفرات الجينية بحيث تحدث الثعابين وُلِدّ بفكين أطول هذه ستكون لها ميزة البقاء على قيد الحياة حتى على الرابحين السهل (الذين يطورون فقط فكًا أطول بعد “التدريب”) ، وفي النهاية يستبدلونها.

وهكذا ، يتم تثبيت فجوة واسعة عند الولادة. هذه الظاهرة تسمى “قناة السمات” أو “الاستيعاب”.

في دراستنا ، لاحظنا أمثلة على ذلك أيضًا: كانت بعض عظام الجمجمة أطول نسبيًا في ثعابين جزيرة كارناك منذ الولادة ، بغض النظر عن نظامهم الغذائي.

إذن ما مقدار التغيير الذي حدث في ثعابين جزيرة كارناك؟ وجدنا أن بعض عظام الفك يمكن أن تطول بنسبة 5٪ ببساطة نتيجة التغذية على فريسة كبيرة لمدة عام.

علاوة على ذلك ، كانت عظام الثعابين من جزيرة كارناك أيضًا أطول بنحو 5٪ عند الولادة من تلك الموجودة في ثعابين البر الرئيسي (بسبب “قناة الصفات” المذكورة أعلاه). إن ثعابين الجزيرة هي بالفعل في طريق سريع لتطور فكوك كبيرة جدًا لابتلاع صغار الطيور البحرية بسهولة.

تتعمق دراستنا في كيفية حدوث التطور السريع في الكائنات الحية المعقدة ، وتوضح كيف أن النظام الغذائي له تأثيرات عميقة ، حتى أنه يؤثر بشكل كبير على عظام الجمجمة الفردية. كما يكشف أيضًا عن مرونة ثعابين النمر وكيف تساعد أجسامها “سهلة الكسب” على التكيف بشكل فوري تقريبًا مع البيئات الجديدة القاسية.

هذا هو أحد الأسباب المحتملة لنجاح ثعابين النمر في استعمار الجزر.

اقرأ المزيد: تشرق الشمس والثعابين ، لكنهم لا يخرجون إليك. إليك ما يخططون له حقًا